基于單片機的速度里程表的設計

王晴　廖松城

【摘要】本文闡述了一種自行車的速度里程表的設計，以AT89C52 單片機為核心，A44E 霍爾傳感器測轉數，實現對自行車里程/速度的測量統計，并能將自行車的里程數及速度用LED 實時顯示。介紹了總體系統設計及任務、硬件系統設計、軟件系統的總體設計及系統仿真調試。該系統硬件電路簡單，子程序具有通用性，完全符合設計要求。

【關鍵詞】單片機；LED 顯示； Proteus

自行車速度里程表已成為人們日常生活中必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭及比賽等公共場合，給人們的生活、出行、工作帶來了極大的方便，由于自行車速度里程表的數字集成電路的發展和采用了先進的傳感器技術，使得自行車速度里程表有測量準確、性能穩定、攜帶方便等優點，它還可用于測速、里程計算及自動控制等各個領域。盡管目前市場上已有現成的自行車速度里程表集成電路芯片出售，價格便宜，使用也很方便。但鑒于自行車速度里程表的基本組成包含了數字電路、單片機及自動檢測的主要組成部分。因此進行自行車速度里程表的設計是必要的，研究自行車速度里程表及擴大其應用，有著非常現實的意義。

一、總體系統設計及任務

通過單片機設計自行車速度里程表[1]，在單片機的選擇上我們選擇通用 MCS-51 單片機，以它作為核心處理部分，傳感器可以自動把自行車車輪的轉數轉換成電脈沖并進行處理然后送入單片機。單片機會測量出自行車騎行過程的總脈沖數和每轉一圈的時間，單片機運算得出具體數據，最終在 LED 顯示器上顯示出來。

單片機會連接顯示器，根據設計程序的不同按下按鍵所顯示的信息也不同，里程鍵和速度鍵都是相互獨立的模塊。除此之外單片機還會設計過速警報程序，就是當自行車的行駛速度超過原本設定的一個固定值時，系統會發出警報信號，里程表會發出警鳴聲提示騎車人。

二、硬件系統設計

設計自行車里程表，電路設計則是最基礎也是最重要的部分，它需要做到能夠將信號捕獲并進行放大整形，單片機能夠準確而迅速的進行信號處理，數碼管能夠實時顯示信息且不存在跳頻和閃爍等錯誤。而配合電路支持這些功能最主要的部件就是傳感器和單片機。 本文設計的核心部件是單片機，所有功能都需要它的支持。

三、軟件系統的總體設計

根據設計的要求和硬件結構等條件將單片機系統分成好幾個相互獨立的功能模塊，然后再根據排列好的模塊順序逐個編寫各個模塊程序，這種模塊化結構設計的長處是整個系統的想結構層次分明，當系統出現問題時可以快速找到出錯的模塊并修正而不會影響到其他的功能模塊，從而提升了工作效率，在速度里程表的設計里，需要設計很多個功能程序，單片機計算行車速度的時候，那么就需要速度調用子程序；單片機計算行車里程的時候那么就需要里程調用子程序；因為需要連接 LED 顯示屏，那么自然顯示子程序也是必不可少的，除此之外還要設計中斷子程序和延時子程序。

四、系統仿真調試

Proteus[2]是一款由英國公司開發的EDA工具軟件，它除了有一般EDA工具軟件的仿真功能之外，還能仿真單片機和外圍器件。它可以實現數字電路、模擬電路及為控制系統及為控制系統和外設的混合電路系統的短路仿真、系統協同仿真和PCB設計等全部功能，可以在還沒有目標原型時對系統進行調試和驗證。本文利用proteus軟件來對我們的構想進行仿真，設計流程圖如圖2所示。

五、結論

里程表的里程是根據接霍爾元件輸出的脈沖總數乘以車輪的周長所的出來的，速度是根據車輪周長除以車輪轉一圈所用的時間。當按下開關，LED 顯示器上會顯示自行車的即時速度，當速度超過預定的某一速度時，里程表將會啟動報警系統發出警鳴聲。

最終通過 Proteus 軟件進行仿真設計，得出的結果符合課題設計的標準，能夠準確的顯示對里程和速度的顯示，可以適用于一般場合。不過設計的不足之處在于若自行車行駛過快，那么顯示器上的數字也會跳的過快，應當考慮將其設置為定時跳轉一次，方便觀察。

本次設計的自行車速度里程表具有廣泛的應用前景，基于如此簡單的電路設計和低廉的成本，便能夠滿足人們對于高性能、多功能自行車里程表的需求，能夠應用于家用和測試等各種場合。

參考文獻：

[1]張懷強，周通，陸坤，何為民.基于單片機與光電傳感器的電動自行車速度與里程表的設計[J].今日電子，2006，（7）：49-54

[2]代啟化.Proteus在單片機電路系統設計中的應用[J].自動化與儀器儀表，2006，（6）：84-87